Protease activity, localization and inhibition in the human hair follicle

OBJECTIVE: In humans, the process of hair shedding, referred to as exogen, is believed to occur independently of the other hair cycle phases. Although the actual mechanisms involved in hair shedding are not fully known, it has been hypothesized that the processes leading to the final step of hair shedding may be driven by proteases and/or protease inhibitor activity. In this study, we investigated the presence of proteases and protease activity in naturally shed human hairs and assessed enzyme inhibition activity of test materials. METHODS: We measured enzyme activity using a fluorescence-based assay and protein localization by indirect immunohistochemistry (IHC). We also developed an ex vivo skin model for measuring the force required to pull hair fibres from skin. RESULTS: Our data demonstrate the presence of protease activity in the tissue material surrounding club roots. We also demonstrated the localization of specific serine protease protein expression in human hair follicle by IHC. These data provide evidence demonstrating the presence of proteases around the hair club roots, which may play a role during exogen. We further tested the hypothesis that a novel protease inhibitor system (combination of Trichogen® and climbazole) could inhibit protease activity in hair fibre club root extracts collected from a range of ethnic groups (UK, Brazil, China, first-generation Mexicans in the USA, Thailand and Turkey) in both males and females. Furthermore, we demonstrated that this combination is capable of increasing the force required to remove hair in an ex vivo skin model system. CONCLUSION: These studies indicate the presence of proteolytic activity in the tissue surrounding the human hair club root and show that it is possible to inhibit this activity with a combination of Trichogen® and climbazole. This technology may have potential to reduce excessive hair shedding. RÉSUMÉ: OBJECTIF: Chez l'homme, le processus de perte de cheveux, désigné comme exogène, est censé se produire indépendamment des autres phases du cycle de cheveux. Bien que les mécanismes réels impliqués dans la perte de cheveux ne soient pas entièrement connus, il a été émis l'hypothèse que les processus conduisant à l'étape finale de la perte de cheveux peuvent être modulés par des protéases et/ou l'activité d'inhibiteurs de protéase. Dans cette étude, nous avons étudié la présence de protéases et de l'activité des protéases dans les cheveux humains perdus naturellement et évalué l'activité inhibitrice d'enzyme de différents matériaux. MÉTHODES: Nous avons mesuré l'activité enzymatique en utilisant un dosage basé sur la fluorescence et la localisation des protéines par immunohistochimie indirecte (IHC). Nous avons également développé un modèle de peau ex vivo pour mesurer la force nécessaire pour extraire les fibres capillaires de la peau. RÉSULTATS: Nos données démontrent la présence d'une activité de la protéase dans le matériau de tissu entourant les racines du bulbe. Nous avons également démontré la localisation de l'expression des protéines de la sérine protéase spécifique du follicule pileux humain par IHC. Ces données fournissent des éléments de preuve démontrant la présence de protéases autour des racines du bulbe de cheveux qui peuvent jouer un rôle durant la phase exogène. Nous avons également testé l'hypothèse selon laquelle un nouveau système inhibiteur de protéase (combinaison de Trichogen ® et climbazole) pouvait inhiber l'activité de la protéase dans les extraits des bulbes de la racine des cheveux, recueillies à partir d'un éventail de groupes ethniques (Royaume-Uni, Brésil, Chine, 1ère génération Mexicains aux États-Unis, Thaïlande et Turquie) dans les deux sexes, mâles et les femelles. En outre, nous avons démontré que cette combinaison est capable d'augmenter la force nécessaire pour enlever les poils dans un système de modèle de peau ex vivo. CONCLUSION: Ces études indiquent la présence d'une activité protéolytique dans le tissu entourant le bulbe de la racine des cheveux humains et montrent qu'il est possible d'inhiber cette activité avec une combinaison de Trichogen ® et climbazole. Cette technologie peut avoir le potentiel de réduire la perte excessive de cheveux.